絕緣油擊穿電壓試驗(yàn)——電極表面狀態(tài)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響分析

電極表面狀態(tài)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響及分析

電極表面的物理化學(xué)狀態(tài)是影響電場(chǎng)分布的首要因素，理想的測(cè)試電極應(yīng)具備清潔、光滑、無(wú)氧化的表面狀態(tài)，以確保電場(chǎng)在電極間呈均勻?qū)ΨQ分布。當(dāng)表面存在油污、氧化層、磨損等缺陷時(shí)，會(huì)通過(guò)改變電極表面的導(dǎo)電特性、幾何形態(tài)等方式破壞電場(chǎng)均勻性，進(jìn)而影響測(cè)試準(zhǔn)確性。

油污附著的影響

絕緣油測(cè)試過(guò)程中，電極表面若附著油污（如測(cè)試后殘留的油垢、操作時(shí)沾染的手部油脂、環(huán)境中的灰塵與油霧混合物等），會(huì)直接改變電極的表面導(dǎo)電性能。油污通常屬于半導(dǎo)電或?qū)щ娊橘|(zhì)，其導(dǎo)電率遠(yuǎn)高于純凈絕緣油，會(huì)在電極表面形成局部導(dǎo)電通道，導(dǎo)致電場(chǎng)在油污附著區(qū)域出現(xiàn)明顯集中。一方面，集中的電場(chǎng)會(huì)使該區(qū)域絕緣油提前達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)，造成測(cè)試得到的擊穿電壓值偏低；另一方面，油污的分布往往不均勻（如局部點(diǎn)狀附著、沿電極邊緣線狀分布），會(huì)導(dǎo)致每次測(cè)試時(shí)電場(chǎng)集中的位置和程度不同，使多次平行測(cè)試結(jié)果的離散度增大，無(wú)法準(zhǔn)確反映絕緣油的真實(shí)擊穿性能。例如，當(dāng)電極表面附著微量檢修時(shí)殘留的機(jī)械油時(shí)，測(cè)試值可能比實(shí)際值低10%~20%，且平行測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)差會(huì)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5%。

氧化層形成的影響

測(cè)試電極多采用銅、不銹鋼等金屬材質(zhì)，長(zhǎng)期暴露在空氣中或與受潮絕緣油接觸時(shí)，表面易形成氧化層（如銅電極形成氧化銅、不銹鋼電極形成氧化鉻）。氧化層屬于絕緣或半絕緣介質(zhì)，其厚度和致密性存在不均勻性，會(huì)導(dǎo)致電極間的等效電場(chǎng)間隙發(fā)生變化。當(dāng)氧化層局部較薄時(shí)，該區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)顯著升高，引發(fā)局部放電并加速絕緣油擊穿；當(dāng)氧化層局部較厚時(shí)，會(huì)等效增加電極間距，導(dǎo)致?lián)舸╇妷簻y(cè)試值偏高。同時(shí)，氧化層與金屬基體的結(jié)合力較弱，在測(cè)試過(guò)程中可能因電場(chǎng)力或溫度變化發(fā)生脫落，脫落的氧化顆粒會(huì)懸浮在絕緣油中，成為新的電場(chǎng)集中點(diǎn)，進(jìn)一步加劇測(cè)試結(jié)果的波動(dòng)。實(shí)踐表明，使用超過(guò)6個(gè)月未清潔的銅電極，其氧化層厚度可達(dá)5~10μm，會(huì)使測(cè)試結(jié)果的相對(duì)誤差超過(guò)15%。

表面磨損的影響

長(zhǎng)期使用過(guò)程中，電極在安裝、拆卸、校準(zhǔn)及測(cè)試時(shí)的接觸摩擦?xí)?dǎo)致表面磨損，表現(xiàn)為電極表面粗糙度增加、邊緣鈍化或出現(xiàn)劃痕、凹陷等缺陷。表面粗糙度增加會(huì)使電極表面形成大量微小凸起，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度與曲率半徑的關(guān)系，凸起部位的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)遠(yuǎn)高于平面部位，形成“端放電"效應(yīng)，導(dǎo)致絕緣油在較低電壓下即可擊穿；電極邊緣鈍化會(huì)破壞原有設(shè)計(jì)的電場(chǎng)分布形態(tài)（如標(biāo)準(zhǔn)球形電極的邊緣若磨損變平，會(huì)從均勻電場(chǎng)變?yōu)椴痪鶆螂妶?chǎng)），使電場(chǎng)集中區(qū)域從電極中心轉(zhuǎn)移至邊緣；而劃痕、凹陷等缺陷會(huì)在局部形成電場(chǎng)盲區(qū)或集中區(qū)，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的重復(fù)性大幅下降。例如，表面粗糙度Ra從0.8μm增至3.2μm時(shí)，絕緣油擊穿電壓的測(cè)試值會(huì)降低8%~12%，且平行測(cè)試結(jié)果的變異系數(shù)會(huì)從2.3%增至7.8%。